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承载比(CBR)又称加州承载比,是评定土基及路面基层材料强度的一种方法。由于该法简便,因而被许多国家采用。
CBR是路基土和路面材料的强度指标,是柔性路面设计的主要参数之一。在我国的柔性路面设计中,虽以路面土和路面材料的回弹模量值作为设计参数,但在路基路面施工规范中仍将CBR作为一项力学指标。在现场测试中CBR值的离散性较大。
室内CBR实验
本试验方法只适用于在规定的试筒内制件后,对各种土和路面基层、底基层材料进行承载比实验。试件的最大粒径宜控制在20mm以内,最大不得超过40mm且含量不超过5%
1、检测器具
(1)圆孔筛:孔径40mm、20mm及5mm筛各一个
(2)试筒:内径152mm、高170mm的金属圆筒;套环:高50mm;筒内垫块:直径151mm、高50mm;夯击底板:同击实仪。可用击实试验的大击实筒
(3)夯锤和导管:夯锤的底面直径50mm,总质量4.5kg。夯锤在导管内的总行程为450mm,夯锤的形式和尺寸与重型击实实验法所用的相同。
(4)灌入杆:端面直径50mm、长约100mm的金属杆
(5)路面材料强度仪或其他荷载装置:能量小于50KN,能调节灌入速度至每分钟灌入1mm,可采用测力计式。
(6)百分表:三个
(7)试件顶面上的多孔板(测试件吸水时的膨胀量)
(8)多孔底板(试件放上后浸泡水中)
(9)测膨胀量时支承百分表的架子
(10)荷载板:直径150mm,中心孔眼直径52mm,每块质量1.25kg,共4块,并沿直径分为两个半圆块
(11)水槽:浸泡试件用,槽内水面高出试件顶面25mm。
(12)其他:台秤,感量为试件用量的0.1%;拌和盘;钢直尺;滤纸;脱模器等与击实试验相同。
2、试件
(1)用木碾将具有代表性的风干材料(必要时可在50℃烘箱内烘干)捣碎,应注意尽量不使土或颗粒的单个颗粒破碎。土团均应捣碎到通过5mm的筛孔。
(2)采取代表性的试料50kg,用40mm筛筛除大于40mm的颗粒,并记录超尺寸颗粒的百分数。将已过筛的试料按四分法取出约25kg,再用四分法将取出的试料分为4份,每份质量6kg,用于击实试验和制试件。
(3)在预定做击实试验的前一天,取有代表性的试料测定其风干含水率。
检测步骤
(1)称试筒本身质量m1,将试筒固定在底板上,将垫块放入筒内,并在垫块上放一张纸,安上套环。
(2)按重型击实Ⅱ-2的规定,将一份试料,按三层装,每层击实98次,求试料的最大干密度和最佳含水率。
(3)将其余三份试料按最佳含水率制备三个试件,将一份试料铺于金属盘内,计算该份试料应加的水量,并均匀的喷洒在试料上。
(4)将试筒放在坚硬的地面上,取备好的试样分三次倒入筒内(视最大粒径而定)。每层需要试样1700g左右(其量应使击实后的试样高出1/3筒高1~2mm)。整平表面,并稍加压紧,然后按规定的击数进行第一层试样的击实,击实时锤应自由垂直落下,锤迹必须均匀分布在试样面上。每一层击实完后,将试样层面“拉毛”,然后再装入套筒。重复上述方法进行其余每层试样的击实。试筒击实制件完成后,试样不宜高出筒高10,mm
(5)卸下套环,用直刮刀沿试筒顶修平击实的时间,表面不平整处用细料修补。取出垫块,称量试筒和试件的质量m2
(6)泡水测膨胀量的步骤如下:
①在试件制成后,取下试件顶面的破残滤纸,放一张好滤纸,并在上安装附有调节杆的多孔板,在多孔板上加四块荷载板。
②将试筒与多孔板一起放入槽内(先不放水),并用拉杆将模具拉紧,安装百分表,并读取读数。
③向水槽内放水,使水自由进到试件的顶部和底部,在泡水期间,槽内水面应保持在试件顶面以上约25mm。通常试件要泡水四昼夜。
④泡水终了时,读取试件上百分表的终读数,并用下式计算膨胀量:膨胀量=泡水后试件高度变化/原试件高(120mm) ×100%
⑤从水槽中取出试件,倒出试件顶面的水,静置15min,让其排水,卸去附加荷载和多孔板、底板和滤纸,并称其质量m3,以计算试件的湿度和密度的变化。
(7)贯入试验
①将泡水试验终了的试件放到路面材料强度试验仪的升降台上,调整扁球座,使贯入杆与试件顶面全面接触,在贯入杆周围放置四块荷载板。
②先在贯入杆上施加45N荷载,然后将测力和测变形的百分表的指针都调至整数,并记起始读数。
③加荷使贯入杆以1~1.25mm/min的速度压入试件,记录测力计内百分表某些整读数时的贯入量,并注意使贯入量为250×10-²mm时,能有五个以上的读数。因此,测力计内的第一个读数应是贯入量30×10-²mm左右。
土基现场CBR值测试方法适用于现场测定各种土基材料的现场CBR值,同时也适合于基层、底基层砂类土、天然砂砾、级配碎石等材料CBR值的试验。所用试样的最大集料粒径宜小于19.0mm,最大不得超过31.5mm。
1、检测器具及材料
(1)荷重装置:装载有铁块或集料等重物的载重汽车,后轴重不少于60kN,在汽车大梁的后轴之后设有一加劲横梁反力架用。
(2)现场测试装置:由千斤顶(机械或液压)、测力计(测力环或压力表)及球座组成。千斤顶可使贯入杆的贯入速度调节成1mm/min。测力计的容量不小于土基强度,测定精度不小于测力计量程的1%。
(3)贯入杆:直径Φ50mm,长约200mm的金属圆柱体。
(4)承载板:每块1.25kg,直径Φ150mm,中心孔眼直径Φ52mm,,不少于四块,并沿直径分为两个半圆块。
(5)贯入量测定装置:由平台和百分表组成,百分表量程20mm,精度0.01mm,数量2个,对称固定于贯入杆上,端部与平台接触,平台跨度不少于50cm。此设备也可用两台贝克曼梁弯沉仪代替。
(6)细砂:洁净干燥的细干砂,粒径为0.3~0.6mm。
(7)其他:铁铲、盘、钢直尺、毛刷、天平等。
2、方法和步骤
(1)准备工作:
1)将试验地点直径约30cm范围的表面找平,用毛刷刷净浮土。如表面为粗粒土时,应撒布少许洁净的干砂填平,但不能覆盖全部土基,避免形成夹层。
2)装置测试设备,设置贯入杆及千斤顶,千斤顶顶在汽车后轴上且调节至高度适中,贯入杆应与土基表面紧密接触。
3)安装贯入量测定装置,将支架平台、百分表(或两台贝克曼梁弯沉仪)安装好。
(2)测试步骤:
1)在贯入杆位置安放4块1.25kg的分开成半圆的承载板(共5kg)
2)试验贯入前,先在贯入杆上施加45kN荷载后,将测力计及贯入量百分表调零,记录初始读数。
3)启动千斤顶,使贯入杆以1mm/min速度压入土基,当相应贯入量为0.5mm、1.0mm、1.5mm、2.0mm、2.5mm、3.0mm、4.0mm、5.0mm、7.5mm、10.0mm及12.5mm时,分别读取测力计读数。根据情况,也可在贯入量达7.5mm时结束测试。
用千斤顶连续加载,两个贯入量百分表及测力计均应早同一时刻读数,当两个百分表读数差值不超过平均值的30%时,以其平均值作为贯入量,当两个表读数差值超过平均值的30%时,应停止试验。
4)卸除荷载,移去测定装置。
5)在试验点下取样,测定材料含水率。取样数量如下:
最大粒径不大于4.75mm。试样数量约120g
最大粒径不大于19mm,试样数量约250g
最大粒径不大于31.5mm,试样数量约500g
6)在紧靠试验点旁边的适当位置,用灌砂法或环刀法等测定土基的密度。
3、计算
(1)将贯入试验得到的 各等级荷载数除以贯入断面面积(19.625c㎡),得各级压强(Mpa),绘制荷载压强-贯入量曲线。当图中曲线有,明显的下凹时,应在曲线的拐弯处切线延长做贯入量修正,以与坐标轴相交的点O‘做原点,得到修正后的压强-贯入量曲线。
(2)从压强-贯入量曲线上读取贯入量2.5mm及5.0mm时的荷载压强p1,按公式计算现场CBR值。CBR一般以贯入量2.5mm时的测试值为准,当贯入量5.0mm时的CBR大于2.5mm时的CBR时,应重新试验。如重新试验仍然如此时,则以贯入量5.0mm时的CBR为准。
CBR=(p1/p0)×100%
式中p1——荷载压强(Mpa)
p0——标准压强,当贯入量为2.5mm时为7MPa,当贯入量为5.0mm时为10.5MPa。
4、报告
试验报告应包含的内容有:
(1)土基含水率(%)
(2)测点的干密度(g/c㎡)
(3)现场CBR值及相应的贯入量。
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